你没有听错,瑞典发明了一种“没有”质量的电池,可以让电动汽车的续航提高70%,让手机和笔记本电脑薄得像一张信用卡,他们是怎么做到的呢?
所谓“无质量”电池,并不是真的没有质量。比如现在的电动汽车,电池重量就高达数百公斤,如果减少了这个电池包,电动汽车仍然可以风驰电掣,一骑绝尘,那么我们是不是可以说这辆电动汽车使用的是无质量电池了呢?
虽然难以想象,但原理却非常简单,那就是取消电池,把汽车的承重结构制成电池。
这项研究来自瑞典查尔姆斯理工大学,2018年他们就提出了用高刚性、高强度的碳纤维来进行化学储能的研究成果,被《物理世界》评为当年十大突破之一。
现在这项技术终于接近成熟和商业应用了,他们制造的全碳纤维结构电池使用原始的碳纤维作为负极,涂有磷酸铁锂(LFP)的碳纤维作为正极,并使用了一层薄的纤维素隔膜。所有这些组件都嵌入到结构电池电解质中,并通过固化过程提供电池的刚性。
研究表明,这种结构电池的能量密度达到了30Wh/kg,并在1000次循环中保持了接近100%的库仑效率(即充电与放电的效率几乎没有损失)。而它的弹性模量超过了76GPa,已经高于目前电动汽车的常用结构材料铝合金了。
你可能要嗤之以鼻了,现在的锂离子电池是150-250Wh/kg左右,这种电池有什么用?
问题是这种材料比铝合金还轻,首先去掉了电池,现在结构还要减轻,这对电动汽车来说是一个多么巨大的革命性改变啊。
根据这项研究,如果电动汽车使用这种结构电池,一边取消电池,一边减轻重量,将可以在同等条件下让电动汽车续航增加70%,这真的是一个改变游戏规则的突破和变革了。
而更加诱人的是,如果将这种电池用于电子产品,就可以制造超薄的手机、笔记本电脑,甚至无人机、飞机、船只等各种交通工具,为设计师提供前所未有的设计自由度,并且这种电池更加安全,没有着火的风险。
查尔姆斯理工大学的团队已经成立了一家初创公司,对这种结构电池进行商业化开发。
这项研究发表在9月10日《先进材料》杂志上。
参考文献:
R. Chaudhary, J. Xu, Z. Xia, L. E. Asp, Unveiling the Multifunctional Carbon Fiber Structural Battery. Adv. Mater. 2024, 2409725. DOI: 10.1002/adma.202409725